The pollution level of wastewater from dairy processing enterprises of the Tyumen Region

Full Text

Введение

Сельскохозяйственные предприятия являются главными потребителями природных ресурсов: почва и вода являются основными средствами производства. В результате производственной деятельности образуется большое количество отходов. Внедрение наилучших доступных технологий (НДТ) открывает возможность повышения эффективности использования природных ресурсов, а также снижения антропогенной нагрузки на окружающую среду.

Пищевые предприятия выпускают разнообразный ассортимент продукции, от этого зависит объем и уровень загрязнения сточных вод [1, с. 21; 2, с. 29]. Молокоперерабатывающие предприятия используют достаточно большие объемы воды для обработки тары, оборудования, мытья полов, а также для охлаждения молочной продукции. При этом, естественно, основными загрязняющими веществами будут являться органические соединения (белки и жиры) [3, с. 135].

В результате поступления неочищенных сточных вод в водоемы, изменяются не только их физические и химические свойства, но и растительный и животный мир. Это приводит к нарушению баланса между процессами продукции и деструкции (разложения органического вещества). Значительное поступление в сточные воды биогенных элементов, таких как азот, фосфор и другие органические вещества, оказывает токсическое воздействие. Донная фауна, которая очень чувствительна к дефициту кислорода, погибает, что способствует развитию организмов анаэробов, не способных возобновлять столь важный ресурс. Поэтому в донных отложениях повышается концентрация органических веществ, что увеличивает процессы деструкции с образованием газообразных продуктов: метана, сероводорода, аммиака.

В современном мире объем сбросов сточных вод в водные объекты достигает огромных масштабов. По некоторым данным, в Российской Федерации из водных объектов используется около 67 млрд м³ воды, а количество образуемых сточных вод, которые сбрасываются в гидрологическую сеть, составляет примерно 48 млрд м³ [4, с. 82; 5, с. 28]. Поэтому в данных условиях, с постоянно растущей антропогенной нагрузкой на природную среду, возникает необходимость разработки современных способов очистки с минимальными затратами материальных ресурсов, а также внедрение их в производство [6, с. 389; 7, с. 4].

Цель данной работы: анализ объёма и уровеня загрязненности сточных вод, образующихся на предприятиях молокоперерабатывающей промышленности Тюменской области.

Объекты и материалы исследования

Объектом исследования являлись предприятия Тюменской области, на территории которой созданы пруды-накопители, предназначенные для накопления сточных вод предприятий пищевой промышленности, осуществляющих переработку молока и производство молочной продукции. Пруды-накопители имеют прямоугольную форму, по периметру обвалованы насыпной дамбой шириной 2,5–3,0 м. Материалом исследований послужили сводные отчеты, предоставленные предприятиями за последние три года, а также полученные в ходе проведения исследований лабораторные данные сточных вод прудов-накопителей.

Отбор проб воды из прудов-накопителей для лабораторных исследований проводили по 3-м точкам согласно ГОСТ 31861-2012. Химический анализ проведен в Агробиотехнологическом центре ФГБОУ ВО «Государственный аграрный университет Северного Зауралья» по следующим показателям: взвешенные вещества, азот аммонийный, фосфаты, БПК₅, ХПК, массовая доля жиров, массовая доля нитратов, массовая доля нитритов, водородный показатель [8].

Результаты исследований и их обсуждение

Тюменская область насчитывает более 10 крупных молокоперерабатывающих производств, например: Филиал «Молочный комбинат Ялуторовский» АО «Данон Россия», АО «Золотые луга» с. Ситниково, ООО «Тюмень молоко» г. Тюмень и ООО «ПК Молоко» с. Нижняя Тавда [9, с. 10; 10, с. 96; 11, с. 317]. Представленные предприятия выпускают не только молоко, но и творог, сливки, масло и другую продукцию (рис. 1).

 

 

Рисунок 1 – Объемы производства молока и молочной продукции крупными предприятиями Тюменской области, т/год

 

Содержание сточных вод многочисленно и разнообразно, поэтому в соответствии с принятыми нормами они должны надлежащим образом очищаться [12, с. 256; 13, с. 35]. Сточные воды с молокоперерабатывающих производств содержат в себе: взвешенные вещества (твердые частицы от переработки молока), жиры (их содержание зависит от разновидности продукции, которые выпускает предприятие), азот (в виде аминогрупп белковых соединений) [14, с. 110; 15, с. 3; 16, с. 15]. Изменяется и pH самих вод, величина данного показателя также будет варьировать в зависимости от объемов и ассортимента выпускаемой продукции. Если производство связано с процессами брожения, то показатель будет близок к «идеальному». Если деятельность предприятия направлена на переработку молока в масло, то pH 6,8–7,4. Если же предприятие вырабатывает творог и кисломолочные продукты, то pH будет снижаться до 6,2 [17, с. 11; 18, с. 80]. Кроме того, pH сточных вод с молокоперерабатывающих производств может изменяться под воздействием реагентов, которые используют при мойке и дезинфекции оборудования. Как было сказано выше, основными загрязнителем вод являются органические соединения, которые представлены показателями ХПК и БПК₅.

Поэтому на одном молокоперерабатывающем предприятии сточные воды будут включать все компоненты, которые перечислены, и будут менять состав в зависимости от производимой продукции в течение суток, недели, месяца. Усредненные показатели образующихся сточных вод в прудах-накопителях одного из предприятий приведены в таблице 1.

 

Таблица 1 – Показатели состава сточных вод прудов-накопителей молокоперерабатывающего предприятия

Показатель	Значение средней пробы	Гигиенический норматив*
pH	5,7	6,0–9,0
Взвешенные вещества, мг/дм³	462,5	300,0
ХПК, мг/дм³	12325,0	500,0
БПК₅, мг/дм³	6870,0	300,0
Нитраты, мг/дм³	11,0	45,0
Нитриты, мг/дм³	0,46	3,3
Фосфаты, мг/дм³	6,53	12,0
Жиры, мг/дм³	126,1	50,0
Азот аммония, мг/дм³	6,4	1,5

Примечание. * – Постановление Правительства РФ № 644 от 29.07.2013 г. «Правила холодного водоснабжения и водоотведения».

 

Полученные данные свидетельствуют о том, что выброс является залповым, так как показатель ХПК превышает 3000 мг/дм³, что представляет опасность. Содержание жиров также превышает гигиенический норматив более чем в 2 раза, к тому же они находятся в виде тонкой эмульсии и толстой корки на поверхности сточной воды, а это препятствует своевременному разложению других органических соединений. В течение года состав корки также меняется, в летний период содержание в ней жировой части снижается в 2 раза, наличие других примесей остается практически неизменным [19, с. 44; 20, с. 326; 21, с. 62].

Сточные воды относятся к разряду высокозагрязненных, поскольку содержат также моющие и дезинфицирующие средства [22, с. 26].

Расчёт состава и объема сточных вод приведен на примере предприятия (рис. 2). Объем производимой продукции данного предприятия составляет 53982 т/год.

 

 

Рисунок 2 – Объем образующихся сточных вод (на примере предприятия), т/год

 

Как показано на диаграмме, общий объем стоков молокоперерабатывающего предприятия равен 496 929,2 т/год (100%), их них больший процент занимает вода – 485 280 т/год (97,6%), далее следуют сами отходы производства – 11312,1 т/год (2,2%) и последнее – это моюще-дезинфицирующие средства – 337,1 т/год (0,2%). Моюще-дезинфицирующие средства – это, как правило, кислоты и щелочи, используемые в промывке оборудования (азотная, надуксусная кислоты, дезмой, енот, натрий едкий, сода каустическая и другие).

Из представленных выше данных можно сделать вывод, что основной состав сточных вод – это израсходованная вода в процессе технологической промывки оборудования.

При анализе жидких отходов было выявлено, что при производстве 53982 т молочной продукции в год образуется 496 929,2 т сточных вод, что является в 9 раз больше объема производства.

Сброс промышленных сточных вод (Федеральный закон от 07.12.2011 г. № 416-ФЗ «О водоснабжении и водоотведении») предприятий Тюменской области осуществляется по трём вариантам:

– сброс в канализационные сети (20,6%);

– сброс в пруды-накопители (71,2%), которые требуют дополнительной доочистки;

– несанкционированный сброс в водоемы и рельеф, что запрещено законодательством (Нарушение законодательства в связи со сбросом сточных вод наказывается статьями 8.13 и 8.14 Кодекса РФ об административных правонарушениях – «Нарушение правил охраны водных объектов»).

При этом у большинства предприятий Тюменской области нет возможности сливать образующиеся сточные воды в центральные канализационные очистные сооружения по разным причинам. Это либо превышение нормативов сброса в десятки раз, либо отсутствие канализационных очистных сооружений в населенных пунктах, где располагаются предприятия. Поэтому они находятся в безвыходной ситуации, которая приводит к образованию мест скопления отходов (рис. 3).

 

 

Рисунок 3 – Фактическое состояние искусственных прудов-накопителей

 

Недостаточная очистка сточных вод приводит к:

– прогрессирующей эвтрофикации гидросистем;

– накоплению химических токсикантов в водоемах;

– снижению репродуктивности гидробиоценозов. На некоторых акваториях происходит деградация водных экосистем [23, с. 6].

В настоящее время технологии очистки и утилизации осадка сточных вод прудов-накопителей молокоперерабатывающих предприятий не отработаны. Значительным барьером является то, что в теплое время года донные отложения в связи с высокой влажностью не поддаются выгрузке и перевозке обычными транспортными средствами, которыми располагают перерабатывающие предприятия. К тому же нет специализированных полигонов для размещения, переработки и хранения осадка, который, накапливаясь в огромных количествах, препятствует процессам естественной фильтрации стоков и вызывает процессы вторичного загрязнения прудов-накопителей. Но если таковые и имеются, то при этом происходит отчуждение больших площадей, создается угроза их засоления, минерализации подземных вод прилегающих территорий и ухудшения гидрохимического режима близлежащих водоемов. Все это влечет за собой изменение устойчивости геологической среды и снижение эстетического потенциала. В результате испарения происходит загрязнение атмосферного воздуха, а в результате фильтрации в почву – загрязнение грунтовых вод и близлежащих водоемов. Выделяемые осадком сточных вод вредные газы превышают предельно-допустимые концентрации, дурно пахнут. Их запах равен 4–5 баллам по шкале органолептических показателей. Поэтому при отсутствии технологии очистки и утилизации осадков сточных вод искусственные пруды становятся объектом, наносящим вред окружающей среде.

Положение усугубляется еще и тем, что введены в действие нормативно-правовые акты Ростехнадзора, по которым начисление экологических платежей осуществляется теперь за весь объем отходов, подлежащих длительному хранению более 3-х лет. Таким образом, создается ситуация, при которой в целях исключения экономических издержек необходимо создавать и внедрять технологии и методы переработки крупнотоннажных отходов предприятий, в том числе и агропромышленного комплекса [24, с. 25].

Выводы

Предприятия агропромышленного комплекса, а именно молокоперерабатывающие предприятия, являются источниками загрязнения не только атмосферы, почвы, но и водных объектов, поэтому сточные воды молокозаводов должны быть очищены и сбрасываться с минимальным риском загрязнения окружающей среды.

В результате вышеизложенного можно сделать вывод, что данная проблема требует пристального внимания как со стороны надзорных органов государственной власти, так и со стороны науки с целью разработки инновационных технологий очистки (доочистки) больших объемов образующихся сточных вод молокоперерабатывающих предприятий на территории Тюменской области.

About the authors

Olga Viktorovna Kovaleva

Northern Trans-Ural State Agricultural University

Email: lemur.84@mail.ru

candidate of agricultural sciences, associate professor of Ecology and Rational Environmental Management Department

Russian Federation, Tyumen

Natalya Vladislavovna Sannikova

Northern Trans-Ural State Agricultural University

Email: sannikova-nv7@bk.ru

candidate of agricultural sciences, associate professor of Ecology and Rational Environmental Management Department

Russian Federation, Tyumen

Olga Viktorovna Shulepova

Northern Trans-Ural State Agricultural University

Author for correspondence.
Email: shulepova73@mail.ru

candidate of agricultural sciences, associate professor of Ecology and Rational Environmental Management Department

Russian Federation, Tyumen

References

Supplementary files